(57)【要約】【課題】  調質後の内歯車を高精度に研削加工ができる砥石を、高精度かつ高能率にツルーイング、ドレッシングすることが可能な、内歯車状ダイヤモンドドレッサを提供することである。【解決手段】  工作物の内歯車とほとんど同一諸元で設計された、リング状台金の内径部に歯形形状が形成され、歯形形状の歯幅方向両端部には逃げ部が形成された内歯車状ダイヤモンドドレッサを用いる。逃げ部は、面取りまたは段差により設定する。好ましくは、歯車の主要諸元である、モジュール、圧力角、ねじれ角、歯厚などはすべて工作物と同一とし、歯幅と歯たけは、砥石との噛み合いを保証するため工作物よりも大き目の設計とする。ただし、歯数はダイヤモンドドレッサの仕様に従って増減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状台金の内径部に歯形形状が形成され、
前記歯形形状の表面には、ダイヤモンド粒を結合材で固着したダイヤモンド層を有し、
前記歯形形状の歯幅方向両端部には逃げ部が形成されていることを特徴とする、内歯車状ダイヤモンドドレッサ。
【請求項２】
前記結合材は、ニッケルめっきであることを特徴とする、請求項１に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項３】
前記ダイヤモンド層は反転めっき法により形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項４】
前記ダイヤモンド粒の平均粒子径は、１０μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項５】
前記ダイヤモンド粒の結合材からの平均突き出し量は、平均粒径の１％以上７０％以下であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項６】
前記ダイヤモンドドレッサは歯車加工用砥石をツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングするのに用いるダイヤモンドドレッサであって、
前記ダイヤモンド層の内歯車の歯幅は、工作物の歯幅より広く、かつ、
前記ダイヤモンド層の内歯車の歯たけは、前記工作物の歯たけより高く、その他の歯車諸元は前記工作物と略同一であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項７】
前記歯車加工用砥石は外歯車状砥石であることを特徴とする、請求項６に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項８】
前記ダイヤモンドドレッサの歯数は、前記外歯車状砥石の歯数の整数倍ではない、ことを特徴とする、請求項７に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項９】
前記歯車加工用砥石はウォーム状砥石であることを特徴とする、請求項６に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項１０】
前記ダイヤモンドドレッサの歯数は、前記ウォーム状砥石の条数の整数倍ではない、ことを特徴とする、請求項９に記載のダイヤモンドドレッサ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のダイヤモンドドレッサを用いて、歯車加工用砥石をツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングを行う方法。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のダイヤモンドドレッサを用いて、ツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングされた歯車加工用砥石を用いて、内歯車を研削加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内歯車状の形状をしたダイヤモンドドレッサおよび、ダイヤモンドロータリードレッサ、および歯車加工用砥石のツルーイング、ドレッシング方法、内歯車の研削加工法に関するものである。特に、極めてスムーズに歯車加工用砥石を高精度、高能率でツルーイング、またはツルーイング、ドレッシングすることが可能で、しかも長寿命である内歯車状ダイヤモンドドレッサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、本発明者らの知る限りでは、先行技術はない。すなわち、本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサに係る先行技術はない、と思われる。
【０００３】
歯車は、回転とトルクを正確に伝達するための最も効率が良く、広範囲に用いられている機械要素のひとつである。各種ＮＣ機械のＮＣ化などにより歯車の使用が少なくなったものもあるが、重要な機械要素部品として、精密機械用、自動車用、工作機械用などの小型歯車から、建設機械用、船舶用、産業機械用などの大型歯車まで、機械工業分野に幅広く用いられている。最近では、歯車に対する低騒音化、高効率化などの要求はもちろんのこと、省エネの観点から歯車の小型化、軽量化、長寿命化の要求が高まっている。そして、歯車自体もこれらに対応するため材質が高強度で、難削化する傾向もある。
【０００４】
例えば、自動車用トランスミッションギヤは低騒音化、高効率化および長寿命化に対応するために、歯車素材の調質後の熱歪みを能率良く除去し、高精度に仕上げることが要求される。自動車用トランスミッションギヤの外歯車においては、研削加工、ホーニング仕上げが実施されるようになってきた。しかしながら、内歯車においては未だ有効な仕上げ方法が無く、調質のまま使われているのが現状であり、ノイズ低減、燃費低減効果も限界になっている。すなわち、内歯車に噛み合う外歯車のみの高精度化だけではノイズ低減、燃費低減に限界があり、調質後の内歯車を高精度かつ高能率に仕上げる方法の確立が急務になっている。
このような理由により、内歯車を加工する砥石を、高精度かつ高能率にツルーイング、またはツルーイング、ドレッシングすることが可能なダイヤモンドドレッサの開発が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものである。
すなわち、本発明の目的は、特に、調質後の内歯車を高精度に研削加工できる砥石を、いっそうスムーズに高能率で高精度にツルーイング、ドレッシングすることが可能なダイヤモンドドレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従った、ダイヤモンドドレッサは、リング状台金の内径部に歯形形状が形成され、前記歯形形状の表面には、ダイヤモンド粒を結合材で固着したダイヤモンド層を有し、歯形形状の歯幅方向両端部には逃げ部が形成されている、内歯車状ダイヤモンドドレッサである。
本発明のダイヤモンドドレッサは、歯形形状の歯幅方向両端部には逃げ部が形成されているので、ダイヤモンドドレッサにより砥石をツルーイング、またはツルーイング・ドレッシングする際に、ダイヤモンドドレッサの食い付きが極めてスムーズに実行される特長を有する。
しかも、ドレッサの両端部が盛り上がることがないので、ドレッサの全幅を使うことができるので、砥石の一部がドレッサから抜けるようなオシレートをしながらツルーイング、またはツルーイング・ドレッシングを可能にする。
特に、砥石がダイヤモンドドレッサの歯筋方向にオシレートしながらツルーイング、またはツルーイング・ドレッシングする際には、ダイヤモンドドレッサの食い付きが極めてスムーズである。従って、極めて高精度に砥石を成形することが可能である。
そして、逃げ部は図１（ｂ）および（Ｃ）に示すように、歯形形状の歯幅方向両端部に面取り部、または段差部を設けることが出来る。面取り部は、角度γは１〜４５度、幅Ｃは０．０５〜３ｍｍの範囲で適宜設定する。段差部は、段差ｅは０．０５〜１ｍｍ、幅ｄは０．０５〜３ｍｍの範囲で適宜設定する。
ダイヤモンド層は深さ方向に複数のダイヤモンド粒を含んでもよいが、このドレッサの場合は、一粒のダイヤモンド粒を含む、単層のダイヤモンド層であれば十分である。
【０００７】
好ましくは、結合材は、ニッケルめっきであることを特徴とするものである。
公知の結合材、例えば、レジンボンド、メタルボンドおよびビトリファイドボンドなども用いることが可能であるが、ニッケルめっきがダイヤモンド粒の保持力に優れており好ましい。
【０００８】
好ましくは、ダイヤモンド層は反転めっき法により形成されたことを特徴とするものである。
ここで、反転めっき法は公知の方法を用いる。高精度な外歯車状のボディ（マスターギヤ、とも呼ばれる）の表面にダイヤモンド粒を固着しこれを反転させる。
ボディを通常の加工法を用いて製作するとボディのコーナー部にバリが発生するため、バリの除去加工を実施しなければならない。バリを除去された後は、面取りされた状態になる。これをボディとして反転すると、ドレッサの両端部は盛り上がりができ、ドレッサの全幅を使えない問題があった。この問題を解消するため、本発明では、ボディの歯幅方向両端部に段差を設け、盛り上げたものを用いる。
図１０はボディの一例を示す。鋼を研削加工して仕上げた後、ボディの歯幅方向両端部にはニッケルめっき、銅めっき、または導電性接着剤の塗布により、段差を設けたものである。この段差により、反転されたドレッサの両端部が盛り上がることがないので、ドレッサの全幅を使うことができる。これにより砥石の一部がドレッサから抜けるようなオシレートをしながらのツルーイング、またはツルーイング・ドレッシングを可能にする。
なお、ニッケルめっきによる反転めっき法を用いるのが最も好ましい。
図１は、反転めっき法により製造された、ダイヤモンドドレッサの一例を示す。ダイヤモンド粒２と、ニッケルめっき層３と合わせてダイヤモンド層と呼ばれる。接合層４は低融点合金などを用いて、鋼製の台金５に接合する。
さらに、本発明のダイヤモンドドレッサは、例えば、図２〜図７に示すように、ダイヤモンド層の接合面に凹形状部を設ける。例えば、台金の接合面はスプライン形状、複数のキリ穴、同心円状の溝、ねじ状溝、右ねじ、左ねじを重ねる溝のいずれかを採用するとより好ましい。この目的は、ダイヤモンドドレッサが回転方向から受ける応力に対して、充分耐えうるダイヤモンド層の接合強度を得るためである。
さらに、ダイヤモンド層に不用意な外力がかかり損傷しないようにするために、図７に示すように、台金の厚みＷはダイヤ層の厚みＷＤより大きい事がより好ましく、さらにダイヤモンド層部のクリアランス１１を両側面に設けることが最も好ましい。
【０００９】
好ましくは、ダイヤモンド粒の平均粒子径は、１０μｍ〜２０００μｍであることを特徴とするものである。
ここで、ダイヤモンド粒は、ダイヤモンドレッサの作用面の形状精度を満足出来る、可能な限り粗粒のものを用いることで長寿命化と、優れた切れ味を達成できるので好ましい。一般的には、反転めっき法による製造方法のほうが、作用面のより高い形状精度が得られる。さらに、粗粒のダイヤモンド粒を用いても、ダイヤモンド粒の突出端のばらつきがなく、極めて高精度なものが得られるという特長がある。ダイヤモンド粒の平均粒子径は、２０μｍ〜２０００μｍであることがより好ましく、３０μｍ〜２０００μｍであることが最も好ましい。
【００１０】
好ましくは、ダイヤモンド粒の結合材からの平均突き出し量は、平均粒径の１％以上７０％以下であることを特徴とするものである。
ここで、突出量を測定するには、ダイヤルゲージを用いる方法などが提案されているが、最も正確に、ダイヤモンド粒の突出端から結合材までの段差を測定するにはｚｙｇｏ（３次元表面構造解析顕微鏡）を用いるのが適当である。平均突出量は、例えば、任意に選ばれた１００個のダイヤモンド粒の突出量を測定し、その平均値をダイヤモンド粒の平均粒径で割った値に１００を掛けた数値に％を付して定義した。作用面には、電着法では数万〜数十万個、反転めっき法では数千〜数万個のダイヤモンド粒が固着されているため、全部のダイヤモンド粒の突出量を測定するには大変な手間がかかる。この理由により、１００個程度の平均値を採用するのが実用的である。平均突出量が、１％未満では切れ味が十分でなく加工能率の低下の原因となり、７０％を超える場合は、ダイヤモンド粒の保持力が低下して、脱落の原因となる。ダイヤモンド粒の保持力を高めて脱落を防止し、十分な加工能率を得るためには、平均突出量が、３％以上６０％以下であることがより好ましく、５％以上５０％以下であることが最も好ましい。
【００１１】
好ましくは、本発明のダイヤモンドドレッサは歯車加工用砥石をツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングするのに用いるダイヤモンドドレッサであって、ダイヤモンド層の内歯車の歯幅は工作物の歯幅より広く、かつ、歯たけは工作物の歯たけより高く、その他の歯車諸元は略同一であることを特徴とする。
本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサは、工作物の内歯車とほとんど同一諸元で設計される。詳細には主要諸元である、モジュール、圧力角、ねじれ角、歯厚などはすべて同一とし、歯幅と歯たけは、砥石との噛み合いを保証するため大き目の設計とすることがより好ましい。ただし、歯数はダイヤモンドドレッサの仕様に従って増減させることができる。
【００１２】
好ましくは、歯車加工用砥石は外歯車状砥石であることを特徴とするものである。
なお、砥石のボンドとしては、レジンボンド、ビトリファイドボンドなどのドレッサビリティの良好なボンドがより好ましい。砥石の歯幅は、工作物の歯幅より広いことがより好ましい。さらに、ダイヤモンドドレッサの歯数は、砥石の歯数の整数倍ではないことが最も好ましい。これは、ダイヤモンドドレッサのある特定の歯が、常に砥石の特定の歯をドレッシングしてドレッシング精度を低下させないようにするためである。そして、歯車加工用砥石軸と、工作物軸の交差角は１〜７５度であることが好ましい。
【００１３】
好ましくは、歯車加工用砥石はウォーム状砥石であることを特徴とするものである。
なお、砥石のボンドとしては、レジンボンド、ビトリファイドボンドなどのドレッサビリティの良好なボンドがより好ましい。さらに、ダイヤモンドドレッサの歯数は、砥石の条数の整数倍ではないことが最も好ましい。これは、ダイヤモンドドレッサのある特定の歯が、常に砥石の特定の歯をドレッシングしてドレッシング精度を低下させないようにするためである。
【００１４】
そして本発明は、上述のダイヤモンドドレッサを用いて、歯車加工用砥石をツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングを行う方法である。
【００１５】
そして本発明は、ダイヤモンドドレッサを用いて、ツルーイングまたは、ツルーイングとドレッシングされた歯車加工用砥石を用いて、内歯車を研削加工する方法である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、調質後の内歯車を高精度に研削加工できる砥石を、スムーズに高能率かつ高精度にツルーイング、ドレッシングすることが可能なダイヤモンドドレッサを得ることが出来る。
したがって、この発明は、自動車用トランスミッションの内歯車を調質後であっても、高精度かつ高能率に量産することに貢献することが予想される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については、同一の参照符号を付し、その説明については繰り返さない事とする。
【００１８】
図１は、この発明の実施例１に従った、ダイヤモンドドレッサの平面図である。反転めっき法により製造された、ダイヤモンドドレッサ１はダイヤモンド粒２とニッケルめっき層３と接合層４と、台金５からなる。ダイヤモンド粒２と、ニッケルめっき層３と合わせてダイヤモンド層とも呼ばれる。ここでは、ダイヤモンド層は公知の低融点合金を用いて、鋼製の台金に接合した。ダイヤモンド層に不用意な外力がかからないようにするために、図７に示すように、台金の厚みはダイヤモンド層の厚みより大きい事が好ましい。ダイヤモンド粒はできるだけ粗粒を用いることにより、長寿命で高精度かつ高能率なものが得られる。ここでは、平均粒径が約３００μｍのダイヤモンド粒を用いた。
なお、内歯車状ダイヤモンドドレッサの歯幅方向両端部には、図１（ｂ）に示すように面取りして逃げ部を設けた。面取りは、角度５度、幅０．５ｍｍとした。
【００１９】
図８は、図１のダイヤモンドドレッサを用いて歯車状砥石をツルーイング、ドレッシングする方法を示す模式図である。内歯車状ダイヤモンドドレッサ軸と歯車状砥石の軸は適当な交差角αを持たせ、歯車状砥石とダイヤモンドドレッサの回転を同期させ、ツルーイング、ドレッシングの切り込みを与える。この方法は砥石のツルーイング、ドレッシング痕方向が歯筋方向に対し角度が付くため、ダイヤモンドドレッサと砥石の噛み合いがよりスムーズなツルーイング、ドレッシングが可能になり、より好ましい。
さらに、砥石をダイヤモンドドレッサの歯筋方向と平行にオシレートしながらツルーイング、ドレッシングする事で所望形状精度が得られるようになる。研削加工を継続することにより、砥石径が小さくなったときには、砥石のねじれ角βを小さくし、繰り返しツルーイング、ドレッシング、する事により、砥石寿命を延ばすことが出きる。このようにして研削加工された内歯車の研削痕方向は歯筋方向と角度が付くため、歯車の噛み合いがよりスムーズになり、より好ましい。
なお、砥石で工作物を研削加工する際には、砥石軸とダイヤモンドドレッサ軸のなす交差角と、砥石軸と工作物軸のなす交差角が同一となるように、工作物をセッティングする。例えば、ドレッシング装置を備えた機械では、ドレッシングが完了後にダイヤモンドドレッサを後退させて、ドレッサのあった位置まで工作物を移動させて工作物を研削加工することが可能である。また、ドレッシング装置を備えていない機械の場合は、ダイヤモンドドレッサと工作物を同一寸法に製作しておけば、ダイヤモンドドレッサを工作物に交換することによって、工作物を研削加工することが可能である。
【００２０】
図９は、ツルーイング、ドレッシングされたウォーム状砥石で内歯車を研削加工する模式図である。ウォーム状砥石は高速回転させることにより、工作物との速度差を得やすく、加工能率を向上させることが可能である。
【実施例１】
【００２１】
工作物としての内歯車に要求される歯車諸元は、以下の通りである。材質はＳＣＭ調質、歯幅は２５ｍｍ、歯数は１０５、モジュールは１．２５、ねじれ角は左２２度、圧力角は２０度、基準ピッチ円径はφ１４１．６ｍｍである。
本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサは、歯幅は３５ｍｍである他は、歯車諸元はすべて工作物の内歯車と同一とした。なお、このドレッサはニッケルめっきによる反転めっき法により製造した。
なお、内歯車状ダイヤモンドドレッサの歯幅方向両端部には、図１（ｂ）に示すように面取りして逃げ部を設けた。面取り部は、幅ｃは０．５ｍｍ、角度γは５度とした。
次に、この内歯車状ダイヤモンドドレッサで砥石をツルーイング、ドレッシングを行って、外歯車状砥石に仕上げた。ドレッサの切れ味は良好であり、ツルーイング、ドレッシング後の砥石の成形精度、砥石作用面の状態も良好であった。砥石仕様はＷＡ＃１２０、歯車状砥石諸元は、歯幅は３０ｍｍ、歯数は６４、ねじれ角は左３２度、モジュールは１．２５、圧力角は２０度である。
この砥石を用いて、工作物の内歯車を研削加工したところ、切れ味は良好であり、加工後の歯車精度も要求仕様を十分に満足する高精度に仕上がっていることを確認した。
【実施例２】
【００２２】
工作物としての内歯車に要求される歯車諸元は、以下の通りである。材質はＳＣＭ調質、歯幅は２５ｍｍ、歯数は１０５、モジュールは１．２５、ねじれ角は左２２度、圧力角は２０度、基準ピッチ円径はφ１４１．６ｍｍである。
本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサは、歯幅は３５ｍｍである他は、歯車諸元はすべて工作物の内歯車と同一とした。なお、このドレッサはニッケルめっきによる反転めっき法により製造した。
なお、内歯車状ダイヤモンドドレッサの歯幅方向両端部には、図１（Ｃ）に示すように段差部を形成して逃げ部とした。段差部は、段差ｅは０．５ｍｍ、幅ｄは１ｍｍとした。
上記の内歯車状ダイヤモンドドレッサで砥石をツルーイング、ドレッシングを行って、ウォーム状砥石に仕上げた。
ドレッサの切れ味は良好であり、ツルーイング、ドレッシング後の砥石の成形精度、砥石作用面の状態も良好であった。砥石仕様はＷＡ＃１２０、歯車状砥石諸元は、歯幅は４０ｍｍ、条数は２０、ねじれ角は左６７度、モジュールは１．２５、圧力角は２０度である。
この砥石を用いて、工作物の内歯車を研削加工したところ、切れ味は良好であり、加工後の歯車精度も要求仕様を十分に満足する高精度に仕上がっていることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサの平面図である。（ｂ）ドレッサの歯幅方向両端部に設けられた面取り状の逃げ部を示す。（Ｃ）ドレッサの歯幅方向両端部に設けられた段差状の逃げ部を示す。
【図２】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサの台金を示す図である。
【図３】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサの別の台金を示す図である。
【図４】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサのまた別の台金を示す図である。
【図５】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサのさらに別の台金を示す図である。
【図６】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサのさらに別の台金を示す図である。
【図７】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサの平面図と断面図の一部を示す。
【図８】本発明の内歯車状ダイヤモンドドレッサと、そのツルーイング、ドレッシング方法を示す。
【図９】ウォーム状砥石で内歯車を研削加工する方法を示す。
【図１０】外歯車状のボディ（マスターギヤ）を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１：内歯車状ダイヤモンドドレッサ
２：ダイヤモンド粒
３：結合材
４：接合層
５：台金
６：台金のスプライン溝
７：台金のキリ穴
８：台金の同心円溝
９：台金のねじ溝
１０：台金の左右ねじ溝
１１：ダイヤモンド層部のクリアランス
１２：砥石
１３：工作物（内歯車）
１４：外歯車状ボディ
１５：段差部
ＷＤ：ダイヤモンド層の幅
Ｗ：台金の幅
θ：内歯車状ダイヤモンドドレッサのねじれ角
α：砥石軸と、内歯車状ダイヤモンドドレッサ軸の交差角
β：砥石のねじれ角
ｃ：面取り部の幅
γ：面取り部の角度
ｄ：段差部の幅
ｅ：段差部の段差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010017789.tif 000011
【図１０】
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